非开挖技术在市政工程中的应用探究

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  摘要:在我国进入21世纪以来,市场经济的不断发展,导致我国的现代化城市建设不断的加快,使城市的建设不断完善。所以在这种情况下,对于市政工程的施工就有了更为严格的要求,技术上也要求不断更新,以更好的适应城市的发展。在工程中施工技术是保证工程质量的最主要因素,市政工程也不能例外,市政工程质量既能从一定方面反映出城市的发展状况,更能体现一个城市的精神面貌和文化。本文就从非开挖技术入手讲述了该技术在市政工程施工中优点、应用等方面做了分析,主要是水平定向钻进法的施工和市政工程中管道修复等等。希望借此机会和同行交流,共同进步。
  关键词:非开挖技术;市政工程;应用分析
  非开挖技术的出现使历史发展的必然结果,是现代化建设的前提。城市化进程需要进行大规模的城市规划,大量的工程百废待兴,此技术是城市市政施工的主要方法,不仅在公路和铁路上频繁使用,而且在古迹保护去、植被保护去、闹市区等特殊领域也被逐渐借鉴。非开挖技术用于城市排水工程中能够确保城市基础设施的有效利用和设施安全,将有助于提高城市管理水平和加快城市基础设施建设。市政工程在整个现代化城市建设进程中占有举足轻重的作用,它是一个城市经济发展的直接体现,所以我们要根据各个城市的实际情况,科学合理的选择施工技术并加强市政工程质量控制非常有必要。
  一、非开挖技术的内涵与外延
  非开挖技术是在传统的施工技术的负面影响危及城市化发展的其他因素时产生的。总所周知,一项伟大的市政工程需要花费巨大的人力、物力以及财力,而市政工程的大部分资金来自于城市家庭及个体,为了提高城市建设效益,需要以最少的资源投入,获得最大的社会效益以及经济效益。传统的施工技术主要是挖、填,用各种工具把施工现场围起来,严重制约着交通的畅通以及环境的整洁,甚至还可能对施工附近的居民正常生活带来负面问题。那么与传统的开挖技术相对应的就是非开挖技术,这是社会发展的成果,也是形势发展的需要。对于非开挖技术,它有许多优点,广泛运用于铁路、河流、公路以及其他不能开挖的地段。
  二、市政工程非开挖技术的特点和应用优势
  随着时间的推移,道路施工完成后出现问题是不可避免的。但是在选择修补的技术上,非开挖技术优于传统施工技术。具体表现在:第一,开挖与不开挖直接影响交通问题,通过非开挖技术能够减少对公众以及交通的影响;第二,通过非开挖技术,可以保护原来的地貌形态以及原来的生活环境,形成较好的环境效益,不会影响到施工周边商业公司的正常营业;第三,非开挖技术的施工安全技术高,随着可以进行施工,对环境的要求不是很高;第四,此种技术不仅能够减少活动空间,同时能缩短施工周期,提高经济效益和社会效益;第五,非开挖技术是对城市整体规划和工程设计时所广泛采用的技术,有助于提高城市的建设水平和质量。
  市政工程非开挖技术的优势主要包括下列几方面:一是能有效降低市政工程开挖施工对群众日常生活、周边交通以及环境的影响;二是非开挖技术相较于传统开挖技术,应用范围更为广泛,例如河泊、交通干线、建筑物地下管线等;三是非开挖技术在地下管线铺设方面,精准度更高、埋深更易控制;四是具有良好的社会效益与经济效益。
  三、市政工程非开挖技术分类概述
  根据非开挖施工技术的作用其主要能分为三类,分别是管线铺设、管线修复及管线更换。第一,管线铺设。第二,管线修复。第三,管线更换。非开挖技术的管线更换施工方法具体有:吃管法、爆管法、胀管法。鉴于作者的工作实际情况,本文就主要对非开挖技术管线铺设中的水平定向钻进法进行仔细介绍。
  四、非开挖技术在市政工程中的应用分析
  4.1水平定向钻进技术在市政工程中的应用
  1、水平定向钻进法的施工方法
  非开挖技术的施工方法中水平定向钻进法是适用范围最广的施工方法。水平定向钻进法脱胎于石油工业,该方法问世之初主要用于对精度要求不高的穿越河流的小口径管道,而今已发展为被穿越各种较大的障碍物地下铺设广泛应用,例如穿越大河泊、机场跑道等。
  應用水平定向钻进法施工时,采用的钻地工具应为方向灵活转动并能有效控制的旋转钻头,而后从地表按照相关规定角度实施钻入。钻进中,应合理的选用一根套洗钻杆将其跟进在导向钻杆外距钻头后越100毫米的位置,而后将导向钻杆和套洗钻杆进行交替并连续的使用,以此方式进行钻进作业,直至导向钻杆和套洗钻杆都钻达对面的出口坑为止。钻进完成后应将导向钻杆卸下,在套洗钻杆上连接旋转式筒状扩孔器进行回拉扩孔,在这时钻进泥浆具有支撑扩大钻孔并冲走钻屑的作用。若有需要,可进行多次扩孔。最后,把准备铺设的管道与扩孔钻头连接并拉入钻孔。
  2、水平定向钻进法的工艺流程
  (1)钻进法的施工前的准备工作
  在采用水平定向钻进法进行施工前,应深入施工现场进行仔细勘测调查,该工程施工范围内是否存在其他地下管线,如果确实存在其他地下管线,应仔细进行标记,以此避免在拉进时导致这些管线出现破损情况。而后根据设计资料,测量所有的水准点与导线点,最后按照测量得出的结果实施管线放样和水准点引点工作。
  (2)预先进行钻孔轨迹的设计和规划
  水平定向钻进法中导向孔轨迹设计是否合理非常重要,其决定着管线施工的成败。钻孔轨迹的规划设计受影响因素较多,例如工程特点、工程现场地质地形条件、地下障碍物位置、钻杆入土和出土角度、铺设管线曲率半径等因素。
  (3)泥浆钻液的实际应用方法
  在施工中你将是必须要用到的,它在水平定向钻进施工中有重要的作用,泥浆的配比要根据不同地质情况进行分别配制,要保证泥浆的品质,这样才能在施工中发挥应有的作用,保证施工质量。钻液在水平定向钻进法施工的重要作用体现在以下几方面:一是清洁孔洞,以此减轻回拖所受阻力,从而为托管提供便利;二是形成成孔护壁,有效保持地层的原始状态;三是帮助排除钻孔内的钻屑,让钻屑随泥浆排除;四是降低功率损耗,减小钻具磨损程度。另外,在水平定向钻进施工中应注意一点,就是水不能用于代替钻液,用水代替钻液将对工程施工的效率及钻孔质量产生严重影响。   (4)钻进导向孔
  水平定向钻进施工中钻具和钻进方法应结合工程实际情况及施工现场地质地形条件进行选择,选择合理的钻具和钻进方法后再进行导向孔钻井工作。
  (5)回拉扩孔及管道铺设
  在进行回拉扩孔及管道铺设施工时,必须充分考虑地质土层、成孔直径等情况,从而选择合适的回扩钻具、泥浆配方和用盘。扩孔钻具的类型丰富多样,主要有:挤扩式、切扩式、流道式等。若是施工环境为软性地层,最适宜采用挤扩式扩孔钻具,该钻具能挤扩松软泥土,起到固定孔壁四周的作用。若是施工环境为硬性地层,则应先采用切扩式扩孔钻具进行施工,再采用挤扩式扩孔钻具进行施工,以此确保地下孔道的成孔质量。若是施工环境为非戮性土,则应采用流道式扩孔钻具,具有成孔效果好,施工速度快的特点。结束扩孔任务后,就能进行回拉管线施工,且对于天然气、石油等耐压管线,应严格按照相关规范要求对管线的焊缝进行试验与验收,只有确认验收合格,才能继续回拉敷设管道。
  3、PE管设计和应用规范
  由于水平定向钻进施工技术具有一定的特殊性,因而对选用铺设于地下的PE管也提出了下列要求:一是PE管性能和尺寸必须符合国家或行业规定标准;二是PE管焊缝质量应经过严格的试验与验收,必须符合相关标准,且还应具备较高的抗拉强度;三是PE管的刚度必须符合相关要求,若是将PE管作为护套管,刚度不达标,就极易在回拉时导致管道变形或破损,从而影响线缆穿入。四是由于PE管的广泛应用,导致地下空间越来越拥挤,因而在铺设PE管时应充分考虑如何能有效、便捷的探测到PE管,这样能尽可能的避免PE管发生变形或破损情况。从而降低不必要的损失。
  4、其他施工注意问题
  首先是采用水平定向钻进施工前,应充分了解和掌握施工現场的地质地形情况,从而选择合适的钻头。其次就是充分了解钻进轨迹位置的地下管线情况,准确掌握地下管线的一系列情况,例如管线类型、材料、埋深等,从而编制科学的施工方案。接下来是导向孔施工前为了确保探头的精准度,应对导向仪实施复检。第四个问题是钻进导向孔时,应每2米进行一次深度测量,若是发现有偏差必须迅速进行调整。第五个问题就是拖拉管线前应做好安全辅助工作,尤其是拖拉非金属管线时,应尽量避免对管材造成损伤。最后就是管线拖拉完成后,应根据管道试压规程进行试压,待验收合格后才能继续进行管道接驳。
  4.2 市政工程中管道铺装和修复的关键技术及运用
  1、对工程中管道铺设的关键技术及运用
  非开挖技术在排水管道铺设中的技术方法大体上有三种。首先是顶管法,这是一种最早在排水工程中使用的方法。顶管法的形式包括土压平衡式或敞开式,具体应用是,先在施工现场挖一些小基坑,把这些小基坑当做是某一段顶管的工作井,然后在工作井的侧壁上钻些圆孔,将这些圆孔作为预制管线的进口或者出口。其次是微型隧道铺管法,这是比顶管法先进的技术。这种方法对施工流程和操作水平的要求都比较高而且追求准确率。这种方法使用于对铺设精度要求高的非进人管道工程中。适用范围比较广,包括软岩、硬岩以及水下。但是缺点往往也会显而易见的,这种方法的系统设置比较复杂,施工的成本也比较高。再次,夹在上述两者中间的非开挖施工方法是导向钻进铺管技术,从字面意义可以想象,它是先在地表钻出一个导孔,需注意的是,导孔应当根据设计轨道来钻出,根据钻机的工作原理以及地面环境等因素,在适当的扩孔后再拉管,最终铺设了地下管线。
  2、工程中管道修复的关键技术及运用
  对工程中道修复可以采用两种方法,一是点状的修复;二是整体性的修复。两种方法适用的条件不同。例如点状修复需要是在刚破坏时,地下管线的整体结构仍然完好,只是在接口处出现漏洞。接口出现漏洞就可以采用接口嵌补法,在剔除裂缝之后,用速干水泥缝补。另外一种方法是在管线外围的土层和管道接口之间注入砂浆,目的是加固管道周边的土层。除此之后,还有一种方法施工速度快而且稳定性也比较高,即在接口处安装止水的套环。
  整体修复技术是相对于点状修复而言的,适用于出现两个井管段需修复的情形。采用的具体方法是衬管法和涂层法。衬管法的具体方法之一是翻转法,它是将树脂材料通过水和空气压力完成翻转,然后输入到管道内,贴在管道内壁上,着手加热,从而使树脂采用固定在内壁上。
  这种方法的程序相对比较多,对技术的要求高一些,另外一种方法相对比较简便,也就是借用卷扬机的拉力,把水泥砂浆和树脂材料一一地喷涂在管道内壁上,形成加固层。
  鉴于非开挖技术的巨大作用与广泛运用,我们应当注重非开挖技术在工程中可能暴露的弊端,从源头抓起,克服困难。对此笔者认为,首先应当加强培训,排水是一项巨大的市政工程,需要专业的培训,减少成本和工作量,培训的对象不仅包括施工人员,也包括监理人员以及管理和设计人员,这些工作人员之间有着千丝万缕的联系;其次,应当有个统一的标准来规范施工人员的行为,以得到更高的准确率和安全性;再次,我们应当大力宣传非开挖技术,特别是那些比较关键的具体技术方法,经验共享,推广技术,尤其是道路修复技术;最后,是加快建立评价反馈系统,及时进行非开挖技术在具体运用中的检查,得出差距并进行反馈、处理与总结。
  五、结束语
  总之,本文对非开挖技术在市政工程中的应进行了分析与探讨,具有十分重要的意义。随着人们生活质量的不断提高及现代文明意识的逐渐加强,非开挖技术具有的众多优势正是人们和现代化社会发展所需要的,非开挖技术的广泛应用不仅有助于促进我国市政工程的可持续发展,还助于进一步提高国民经济总值。非挖开技术在给排水管道施工中有广阔的应用前景。它不但减少路面开挖,降低施工费用及解决一些在传统开挖技术不能施工的问题,而且在修复及安装难度大的工程时,发挥相当大的作用。
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